μC/OS-Ⅱ在离子色谱分析仪中的应用

　　引言

　　离子色谱(Ion Chromatography,简称 IC) 是高效液相色谱(HPLC)的一种, 是分析离子的一种新的液相色谱方法。由于操作简便, 对常见阴阳离子分析的高灵敏度, 特别是对阴离子和价态形态分析的突出优点,已广泛应用于环境、电厂、半导体、食品卫生、石油化工和生命科学等领域。离子色谱分析仪是集分析化学、电化学、微弱信号检测、信号处理、计算机测量控制等技术于一体的产品。在其整个工作流程中, 使用计算机进行检测、控制及数据分析处理是必不可少的。μC/OS-II 是Jean J.Labrosse 开发的一种公开源代码的实时操作系统。由于它具有结构清晰、注释详尽、移植容易等特点, 已经被移植到x86,ARM,PowerPC 甚至单片机上。本文介绍的离子色谱分析仪采用了嵌入式PC以及嵌入式实时操作系统μC/OS-II。针对离子色谱分析仪的硬件工作环境, 重点阐述μC/OS-II 在其中的应用。

　　1 离子色谱分析仪的电路工作原理

　　离子色谱常用的检测方法有电导检测法、伏安检测法和极谱检测法等。不同的检测方法, 电信号的处理过程不一样。在电导检测法中, 首先要具备恒流的液体流路系统, 保证流过离子色谱柱的液体流速是恒定的。这部分一般通过高压平流泵来实现, 嵌入式系统只负责平流泵的检测与控制。

　　其次, 因为温度对电导率的影响较大, 每升高1℃,电导率增加2%~2.5%, 因此需要配备温控系统。该部分选用10 位A/D转换器, 利用 PWM方式控制加热棒。最重要的检测信号是电导检测器的输出信号。因为电导率的线性范围较宽(0.1uS/cm~10000uS/cm), 检测器的输出信号经放大后可在几十uV~2V 之间变化, 分辨率要求在10uV 以下。因此采用高分辨率的串行20 位A/D转换器, 以保证采样精度, 其最高采样速度为1kHZ。在安培检测法中, 要求输出特定的、精准的扫描波形( 时间分辨率为5ms), 并在指定时间点上采集数据, 在此使用串行14 位D/A 转换器。整个离子色谱分析仪的电路工作原理如图1 所示。

　　嵌入式主机系统选用了英创公司的嵌入式模块ETR232i。该模块采用96MHz RISC 结构微处理器R1610C, 指令与 80186 兼容, 标准PC 兼容体系结构,支持DOS 应用程序快速开发与移植。该主板有两排插针, 提供精简 ISA 扩展总线。

　　2 嵌入式系统的软件设计

　　2.1 开发环境

　　ETR232i 安装了DOS 操作系统, 允许程序下载执行, 支持在线调试。宿主机与目标机采用串行RS232连接, 使用BorlandC++3.1 开发工具。

　　英创公司直接提供μC/OS- II 在ETR232i 上的移植源代码。μC/OS- II 和应用程序一起编译后生成DOS下的可执行文件, 下载到 ETR232i 主板上运行。